AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測方法研究

□范麗 劉紅兵 陳斌 馮海濤 唐蓮 趙迪/成都土壤肥料測試中心

植株全氮、全磷的傳統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法是自動定氮儀法（NY/T 2419-2013）和鉬銻抗比色法（NY/T 2421-2013）。這兩種方法雖然經(jīng)典，但步驟繁瑣，耗費試劑，檢測效率較低，不能滿足大量樣品的檢測。

AA3連續(xù)流動分析儀將復(fù)雜的手工操作簡化成儀器的自動化檢測，可以連續(xù)測試批量樣品，不僅節(jié)約試劑，而且免去了稀釋、調(diào)節(jié)pH、顯色等步驟，可以極大地簡化操作步驟，提高檢測效率。目前有關(guān)用該儀器測定水樣中NO2-N、NO3-N+NO2-N、NH3-N、PO43-等的研究較多，也有用于煙草全氮，以及土壤和植物全氮測定的研究。

本試驗用AA3連續(xù)流動分析儀對硫酸-過氧化氫消煮液直接上機檢測，同時測定出全氮、全磷兩個結(jié)果，并與蒸餾法、比色法進行了比較，希望可以用聯(lián)測法替代傳統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法，在保證檢測質(zhì)量的前提下不僅能簡化檢測步驟，而且能提高檢測效率。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗樣品

國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10010大米、GBW10011小麥、GBW10016茶葉。

1.1.2 試驗儀器

萬分之一天平、消煮爐（380℃）、AA3連續(xù)流動分析儀（德國SEAL公司生產(chǎn)，兩通道，均為MT7模塊，24號透析器，37℃加熱池，7個試劑管+4個空氣管+1個進樣器沖洗管，自動進樣器）。

1.1.3 試驗試劑

本方法所用水為超純水。所有試劑除注明外，均為分析純。

標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取4.717 g烘干的硫酸銨（優(yōu)級純）溶于600 mL水中，稀釋至1 L并搖勻，即為氮標(biāo)準(zhǔn)溶液[（N）=1000 mg·L-1]。稱取4.394 g烘干的磷酸二氫鉀（優(yōu)級純）溶于600 mL水中，稀釋至1 L，即為磷標(biāo)準(zhǔn)溶液[（P）=1 000 mg· L-1]。

濃硫酸：ρ（H2SO4）=1.84 g/mL。

過氧化氫：φ（H2O2）≥30%（優(yōu)級純）。

緩沖溶液：溶解14 g磷酸氫二鈉、32 g氫氧化鈉和50 g酒石酸鉀鈉至600 mL水中，稀釋至1 L?；旌暇鶆蚝蠹尤? mL Brij-35 30%溶液。

水楊酸鈉溶液（40 g/L）：40 g水楊酸鈉溶于600 mL水，加入1 g硝普鈉，稀釋至1 L。溶液混勻，過濾后，加入2 mL Brij-35 30%溶液。儲存于棕色瓶中，溶液變色時需重新配制。

次氯酸鈉溶液（7%）：吸取7 mL次氯酸鈉溶液（5.25%）至60 mL水中，稀釋至100 mL，混合均勻，儲存于棕色瓶中。

進樣器清洗液（4%）：小心將40 mL硫酸加入至600 mL水中，冷卻后稀釋至1 L。

圖1 全氮、全磷標(biāo)準(zhǔn)曲線

鉬酸銨溶液（6.2 g/L）：溶解6.2 g鉬酸胺至700 mL水中，加入0.17 g酒石酸鉀銻，并稀釋至1 L?；旌暇鶆蚝髢Υ嬗谧厣恐小?/p>

酸鹽溶液（5 g/L）：將5 g氯化鈉溶于700 mL水，緩慢加入12 mL硫酸。溶液混勻并稀釋至1 L，加入2 g十二烷基硫酸鈉并混合均勻。

酸溶液（14 ml/L）：小心地邊攪拌邊將14 mL濃硫酸加入至600 mL水中。冷卻至室溫后稀釋至1 L。加入2 g十二烷基硫酸鈉并混合均勻。

抗壞血酸溶液（15 g/L）：將15 g抗壞血酸溶于600 mL水，稀釋至1 L。溶液混勻，儲存于棕色瓶中。

1.2 方法

1.2.1 試驗原理

全氮原理描述：樣品中氮經(jīng)凱氏消煮后轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，消煮液中的銨態(tài)氮和水楊酸鈉及次氯酸鈉反應(yīng)生成一種藍(lán)色化合物，可以在660 nm處測定。硝普鈉用做催化劑。全磷原理描述：樣品中的有機磷化合物和多磷酸鹽在凱氏消解后轉(zhuǎn)化為磷酸鹽。磷酸鹽和鉬酸鹽及抗壞血酸在酸性條件下反應(yīng)生成一種藍(lán)色化合物，并在660 nm下檢測。酒石酸銻鉀作為催化劑。

1.2.2 試驗步驟

稱取樣品0.1 g（精確至0.000 1 g），置于消煮管底部，按照NY/T 2419-2013和NY/T 2421-2013中的方法進行消煮。消煮完成后，冷卻至室溫，用水定容至50 mL，搖勻，靜置10 min以上。

取部分定容好的消煮液于上機樣品管中，置于進樣器上，直接進行氮、磷的同時測定。儀器參數(shù)條件：根據(jù)軟件說明書操作，設(shè)置波長660 nm，自動調(diào)節(jié)燈強度，進樣速率50個/h，進樣與清洗比1∶1，平滑度設(shè)為40，主峰高度為85%，

表1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)多次測定結(jié)果（單位：g/100g）

基線參比為5%。

1.2.3 結(jié)果計算

式中：m——儀器讀數(shù)，mg·L-1；

V——定容體積，50.0 mL；

M——樣品質(zhì)量，g。

平行測定結(jié)果用算術(shù)平均值表示，保留兩位小數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制一系列不同濃度的N、P標(biāo)準(zhǔn)溶液（N標(biāo)液的濃度范圍為0～200 mg/L，P標(biāo)液的濃度范圍為0～20 mg/L）測定其線性情況。結(jié)果顯示，N標(biāo)準(zhǔn)溶液在10～100 mg/L濃度范圍內(nèi)，P標(biāo)準(zhǔn)溶液在2～20 mg/L濃度范圍內(nèi)，線性情況良好，相關(guān)系數(shù)均能達(dá)到0.999以上，如圖1所示。

2.2 聯(lián)測法準(zhǔn)確度驗證

準(zhǔn)確度是指檢測結(jié)果與被測量真值或約定值（認(rèn)定值）之間的一致程度，由正確度和精密度組成。正確度是大量檢測結(jié)果的平均值與真值或約定值（認(rèn)定值）之間的一致程度，由于本研究選用的試驗樣品為國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，所以用檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值之間的偏差來表示正確度的高低。精密度是指檢測結(jié)果之間的離散程度，本研究使用檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來反映精密度的好壞。

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各次測定結(jié)果平均值、std和RSD

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)兩種方法檢測結(jié)果（單位：g/100g）

表4 F-檢驗 雙樣本方差分析

表5 成對t-檢驗

2.2.1 正確度驗證

選取3個國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) （GBW10010、GBW10011、GBW10016），測定4次，每次測定3個平行，共12個結(jié)果。

從表1中的測定結(jié)果看，聯(lián)測法測定植株全氮、全磷的測試結(jié)果100%符合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，符合率達(dá)到100%。因此，采用AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測法測定植株全氮、全磷的正確度能滿足分析要求。

2.2.2 精密度驗證

對3個國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)4次3個平行的測定結(jié)果進行統(tǒng)計，計算其標(biāo)準(zhǔn)方差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，如表2所示。結(jié)果表明，AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測法的標(biāo)準(zhǔn)方差std在0.001～0.056，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在0.11%～1.44%，均小于RSD要求限值3.00%。因此，采用AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測法測定植株全氮、全磷的精密度能夠滿足分析的要求。

2.3 方法對比試驗

分別采用AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測法和傳統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法（自動定氮儀法和鉬銻抗比色法）對樣品進行全氮、全磷含量的檢測，結(jié)果如表3所示。

對以上檢測結(jié)果進行F檢驗，結(jié)果如表4所示，全氮的測定結(jié)果平均值相同，方差相近，P（F≤f）單尾=0.397〉0.05；全磷的測定結(jié)果平均值相近，方差相同，P（F≤f）單尾=0.434〉0.05。結(jié)果表明以上兩種方法測定全氮、全磷的精密度無顯著性差異。

在F檢驗的基礎(chǔ)上，對以上檢測結(jié)果進行成對t檢驗，結(jié)果如表5所示，全氮測定結(jié)果的P（T≤t）單尾=0.500 0〉0.05，P（T≤t） 雙尾=1.000〉0.05；全磷測定結(jié)果的 P （T≤t） 單尾=0.059〉0.05，P（T≤t）雙尾=0.117〉0.05。結(jié)果表明兩種方法測定全氮、全磷的平均值無顯著性差異。

綜上所述，AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測法與自動定氮儀法、鉬銻抗比色法的檢測結(jié)果無顯著性差異。

3 結(jié)論

通過對聯(lián)測法和標(biāo)準(zhǔn)分析方法的比較，可以得出結(jié)論：AA3連續(xù)流動分析儀氮磷聯(lián)測法線性情況、準(zhǔn)確度均可以滿足分析要求，檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)分析方法無顯著性差異，對檢測結(jié)果沒有影響，所以可以用聯(lián)測法替代傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，聯(lián)測法在保證檢測質(zhì)量的前提下，不僅簡化了檢測步驟，而且大幅提高了檢測效率。

傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分析方法測定植株全氮是蒸餾法，雖然經(jīng)典但效率較低，蒸餾一個樣品約5 min左右；測定植株全磷是比色法，需要依次吸取待測液進行稀釋并逐個調(diào)節(jié)pH，且需等待顯色30 min左右，均不適于大批量樣品分析。聯(lián)測法設(shè)定進樣速率50個/h，加配置試劑、消煮、定容的時間，測定一批樣品（216個）僅需兩天，而傳統(tǒng)方法需要兩周左右，可見聯(lián)測法極大地提高了檢測效率。

該方法對試劑要求較高，需注意以下事項：在溶液定容混合均勻后加入2 mL Brij-35 30%溶液（或者2 g十二烷基硫酸鈉），可起到潤滑的作用，減小帶過誤差。水楊酸鈉在酸溶液中會產(chǎn)生沉淀，因此，應(yīng)在其他試劑管路放入5 min后，再放入水楊酸鈉管路，并在結(jié)束時，先將水楊酸鈉管路放入超純水中清洗5 min后，再將其它管路放入超純水中進行清洗。另外，次氯酸鈉溶液不穩(wěn)定，可能會影響結(jié)果，需要現(xiàn)用現(xiàn)配。